[發明專利]具有改良漫游效果的虛擬內窺鏡系統

有效

• 申請號: 201710331267.2
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107330236B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 盧云;魏賓;董蒨
• 申請（專利權）人: 青島大學附屬醫院
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G06T17/00;G06T19/20
• 代理公司: 北京獻智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11434
• 代理人: 趙丹

1.一種具有改良漫游效果的虛擬內窺鏡系統，包括：用于將二維的醫學圖像進行重建以得到三維重建圖像的三維重建模塊、與所述三維重建模塊通信連接以確定所述三維重建圖像的中心線的中心線提取模塊、以及與所述三維重建模塊及所述中心線提取模塊通信連接以控制虛擬相機于所述三維重建圖像中以所述中心線為軌跡進行移動的漫游模塊，其特征在于，

所述漫游模塊包括依次通信連接的參數設定單元、數據記錄單元以及透視成像單元，

其中，所述參數設定單元用于設定所述虛擬相機的漫游參數以控制所述虛擬相機的漫游過程；

所述數據記錄單元用于記錄所述虛擬相機沿著所述中心線移動的若干個體數據；

所述透視成像單元用于將所述若干個體數據投影至平面坐標系中以得到相對應的構成虛擬內窺鏡圖像的若干個平面投影點；

其中，所述參數設定單元設定的所述漫游參數包括：虛擬相機原點、漫游目標點、焦距、光軸、自由度以及夾角參數，

其中，所述虛擬相機原點設定為虛擬相機漫游的起點；

所述漫游目標點設定為所述虛擬相機漫游的終點；

所述焦距設定為平面到所述虛擬相機坐標系的坐標原點的距離以調節所述虛擬內窺鏡圖像的放大倍數；

所述光軸設定為所述虛擬相機的攝影方向以調節所述虛擬相機的定位點及確定所述虛擬相機的攝影方向；

所述自由度設定為使得所述虛擬相機沿著視點方向所在軸旋轉，其中，所述視點方向設定為所述虛擬相機的位置；

所述夾角參數設定為所述虛擬相機的觀察方向與所述視點方向的夾角且小于45度，并且，對于虛擬相機在自動漫游過程產生的超過45度的轉角，根據三維重建圖像的前后幀的關聯度實現虛擬相機的轉向；

其中，所述漫游模塊還包括：用于建立三維圖像數據坐標系、虛擬相機坐標系以及平面坐標系的坐標建立單元；

所述三維圖像數據坐標系設定為建立于所述三維重建圖像的數據空間上，其中，所述數據空間為長方形，所述三維圖像數據坐標系的原點設定為數據空間的長方形的一個頂點上，所述三維圖像數據坐標系的坐標軸與長方形的邊一致；

所述虛擬相機坐標系設定為以所述虛擬相機為中心建立的三維動態坐標系，所述虛擬相機坐標系的坐標原點與視點重合，所述虛擬相機坐標系的z軸為攝影方向；

所述平面坐標系設定為依附于所述虛擬相機坐標系的平面坐標系，所述平面坐標系的坐標平面與所述虛擬相機坐標系的z軸垂直，所述平面坐標系的x軸、y軸分別與所述虛擬相機坐標系的x軸、y軸同向；

所述虛擬相機的光軸設定為所述虛擬相機坐標系的z軸，根據所述虛擬相機的光軸在所述三維圖像數據坐標系中的方向數確定；

所述坐標建立單元包括：幾何變換子單元及投影變換子單元，

其中，所述幾何變換子單元用于將三維人體圖像數據經平移和旋轉從所述三維圖像數據坐標系變換到所述虛擬相機坐標系；

所述投影變換子單元用于將所述虛擬相機坐標系上的點投影至所述平面坐標系以得到在所述三維圖像數據坐標系上的所述三維人體圖像體數據在所述平面坐標系上的投影；

其中，所述幾何變換子單元的變換步驟包括：將三維圖像數據坐標系的原點平移到虛擬相機坐標系的原點；旋轉三維圖像數據坐標系的z軸，使得三維圖像數據坐標系的z軸與虛擬相機坐標系的z軸重合；得到在虛擬相機坐標系上與三維圖像數據坐標系對應的坐標。

2.如權利要求1所述的具有改良漫游效果的虛擬內窺鏡系統，其特征在于，還包括：與所述漫游模塊通信連接的存儲模塊，所述存儲模塊用于存儲所述虛擬相機在漫游過程形成的所述虛擬內窺鏡圖像。

3.如權利要求1所述的具有改良漫游效果的虛擬內窺鏡系統，其特征在于，所述虛擬相機設定為沿著所述中心線步進式漫游，步長設定為所述虛擬相機漫游時所在的管狀體截面半徑的0.1～1倍。